Controverses autour de l’axe héliothermique : l’apport de la simulation physique à l’analyse des théories urbaines

Les techniques contemporaines de modélisation et de simulation appliquées à l'architecture sont souvent mises en avant pour la restitution visuelle des environnements bâtis disparus au moyen d'images de synthèse photo réalistes. Ces techniques informatiques offrent bien d'autres possibilités pour l'analyse historique. En particulier, les outils de simulation physique développés pour l'étude des projets contemporains d'architecture et d'aménagement urbain, peuvent s'appliquer très à propos pou..

RÔLE DE L'OCCUPATION DU SOL VIS À VIS DE LA MODÉLISATION DES FLUX ENERGÉTIQUES ET HYDRIQUES EN MILIEU URBAIN ET PÉRIURBAIN

National audienceLe projet Rosenhy vise à étudier l’impact de l’occupation du sol sur la modélisation météorologique et hydrologique en termes de flux énergétiques et hydriques, en milieu urbain et périurbain. Trois sites appartenant aux observatoires français OTHU et ONEVU sont au centre de ce projet. Le quartier urbain hétérogène du Pin sec (Nantes), imperméabilisé à environ 45%, a fait l’objet d’une campagne expérimentale durant le mois de juin 2012, visant à estimer les flux de chaleur sensible et latente avec une haute résolution spatiale et temporelle par rapport aux mesures réalisées en continu sur ce site depuis 5 ans. Deux bassins versant périurbains (La Chézine à Nantes et l’Yzeron à Lyon), avec un taux d’imperméabilisation moins important (environ 10%) mais grandissant depuis plusieurs décennies, sont aussi étudiés. Ces deux derniers sites bénéficient d’un suivi hydrométéorologique depuis 10 ans pour la Chézine et 15 ans pour l’Yzeron. Sur ces trois sites, différentes sources de données d’occupation du sol à différentes résolutions sont disponibles :différentes bases de données géographiques communément utilisées par la communauté scientifique et les collectivités et des données télédétectées (multispectrales et hyperspectrales). L’utilisation de ces données en entrée de différents modèles météorologiques et hydrologiques implique un travail d’analyse et de classification pour adapter les informations aux besoins des modèles. Dans ce projet, les différents modèles adaptés au milieu urbain ou périrubain sont évalués et améliorés. Ainsi, les modèles hydrologiques périrubains sont en développement pour prendre en compte les différentes pratiques de gestion des eaux pluviales existantes (noues, toitures végétalisées, ...). L’utilisation conjointe des données simulées par les différents modèles aidera à déterminer le rôle de la part des surfaces naturelles et artificielles sur les bilans énergétique et hydrique en milieu plus ou moins urbanisé. Le milieu périurbain étant en évolution, le projet s’intéressera aussi à des scénarios d’urbanisation prospectifs en regardant d’une part l’impact de la densification sur les scénarios construits pour l’Yzeron lors du projet AVuPUR (ANR-VMCS, 2008-2011) et d’autre part, en réfléchissant conjointement avec Nantes Métropole, aux possibles voies d’évolution sur le bassin de la Chézine

Modélisation et simulation des microclimats urbains - Étude de l'impact de l'aménagement urbain sur les consommations énergétiques des bâtiments

Architects, urban designers and building engineers are more and more sollicited to develop design methods that reduce the environnemental impact of urbanization. Many studies show that climatic phenomena such as urban heat island are both the causes and the consequences of the energy demand increase at the whole urban scale. Furthermore, energetic expertise of the buidings is allowed by operational tools that presently do not properly take into account the climatic conditions at a small spatial scale, although their effects have been demonstrated. Usually neglected, the direct or indirect impact of the urban planning is however an intersting way for passive thermal control. To study these phenomena, we propose in this work to use a microclimatic simulation tool, relying on the coupling of a thermoradiative model and a CFD computation tool. In a first part, we develop a soil model and a inner building thermal model, this last one allowing to compute the energy consumption of a building interacting with its urban environment. They are both integrated into the thermoradiative (Solene), then the coupling procedure with the CFD tool (Fluent) is adapted accordingly. In the second part, we analyse the behaviour of a reference building, located in an isolated site and described by a set of variable parameters, and we establish classes of energy consumption using a statistical method for multicriteria sensitivity analysis. Finally, we use these building classes in a real urban site, the Lyon Confluence project, to analyse the impact of two planning fixtures : a mineralized one and a vegetated one. This last part points out two main results, the significant difference between energy consumption simulated from the real microclimatic context and obtained from the theoretical case, and, the potential energy saving between two design strategies for a same project.Les architectes, les urbanistes et les ingénieurs sont fortement sollicités pour élaborer des méthodes de conception permettant de limiter l'impact environnemental de l'urbanisation. De nombreux travaux montrent que des phénomènes climatiques comme l'îlot de chaleur urbain sont à la fois les causes et les conséquences de l'augmentation de la consommation énergétique à l'échelle de la ville. Par ailleurs, l'expertise énergétique des bâtiments est possible avec des outils opérationnels qui ne prennent pas correctement en compte les conditions climatiques à petite échelle spatiale alors qu'il est démontré que leurs effets sont avérés. Souvent négligé, l'impact direct et indirect de l'aménagement constitue pourtant une piste intéressante pour la régulation énergétique passive. Pour étudier ces phénomènes, nous proposons dans cette thèse d'utiliser un outil de simulation microclimatique, reposant sur le couplage d'un modèle thermoradiatif et d'un code de mécanique des fluides numérique. Dans une première partie, nous développons un modèle de sol et un modèle thermique de bâtiment, ce dernier permettant le calcul des consommations énergétiques d'un bâtiment interagissant avec son environnement urbain. Nous les intégrons à l'outil de simulation thermoradiative (Solene), puis adaptons la procédure de couplage physique avec l'outil de simulation thermoaéraulique (Fluent). Dans une deuxième partie, nous caractérisons le comportement d'un bâtiment de référence en site isolé et décrit par des paramètres variables, en établissant des classes de consommations énergétiques à partir d'une méthode statistique d'étude de sensibilité multicritères. Enfin, nous réutilisons ces classes de bâtiments dans un contexte urbain réel, le projet Lyon Confluence, pour analyser l'impact de deux modes d'aménagement des îlots étudiés : un aménagement minéral et un aménagement végétal. Cette dernière partie fait ressortir deux résultats principaux à savoir l'écart important entre des consommations énergétiques simulées en contexte théorique isolé et simulées en site urbain, puis, l'économie potentielle d'énergie entre deux choix d'aménagement urbain pour un même projet

Modélisation et simulation des microclimats urbains (étude de l'impact de l'aménagement urbain sur les consommations énergétiques des bâtiments)

Les architectes, les urbanistes et les ingenieurs sont fortement sollicites pour elaborer des methodes de conception permettant de limiter l'impact environnemental de l'urbanisation. De nombreux travaux montrent que des phenomenes climatiques comme l'îlot de chaleur urbain sont a la fois les causes et les consequences de l'augmentation de la consommation energetique a l'echelle de la ville. Par ailleurs, l'expertise energetique des bâtiments est possible avec des outils operationnels qui ne prennent pas correctement en compte les conditions climatiques à petite echelle spatiale alors qu'il est demontre que leurs effets sont averes. Souvent neglige, l'impact direct et indirect de l'amenagement constitue pourtant une piste interessante pour la regulation energetique passive. Pour etudier ces phenomenes, nous proposons dans cette these d'utiliser un outil de simulation microclimatique, reposant sur le couplage d'un modele thermoradiatif et d'un code de mecanique des fluides numerique. Dans une premiere partie, nous developpons un modele de sol et un modele thermique de bâtiment, ce dernier permettant le calcul des consommations energetiques d'un bâtiment interagissant avec son environnement urbain. Nous les integrons a l'outil de simulation thermoradiative (Solene), puis adaptons la procedure de couplage physique avec l'outil de simulation thermoaeraulique (Fluent). Dans une deuxieme partie, nous caracterisons le comportement d'un bâtiment de reference en site isole et decrit par des parametres variables, en etablissant des classes de consommations energetiques a partir d'une methode statistique d'etude de sensibilite multicriteres. Enfin, nous reutilisons ces classes de bâtiments dans un contexte urbain reel, le projet Lyon Confluence, pour analyser l'impact de deux modes d'amenagement des îlots etudies : un amenagement mineral et un amenagement vegetal. Cette derniere partie fait ressortir deux resultats principaux a savoir l'ecart important entre des consommations energetiques simulees en contexte theorique isole et simulees en site urbain, puis, l'economie potentielle d'energie entre deux choix d'amenagement urbain pour un même projetArchitects, urban designers and building engineers are more and more sollicited to develop design methods that reduce the environnemental impact of urbanization. Many studies show that climatic phenomena such as urban heat island are both the causes and the consequences of the energy demand increase at the whole urban scale. Furthermore, energetic expertise of the buidings is allowed by operational tools that presently do not properly take into account the climatic conditions at a small spatial scale, although their eects have been demonstrated. Usually neglected, the direct or indirect impact of the urban planning is however an intersting way for passive thermal control. To study these phenomena, we propose in this work to use a microclimatic simulation tool, relying on the coupling of a thermoradiative model and a CFD computation tool. In a first part, we develop a soil model and a inner building thermal model, this last one allowing to compute the energy consumption of a building interacting with its urban environment. They are both integrated into the thermoradiative (Solene), then the coupling procedure with the CFD tool (Fluent) is adapted accordingly. In the second part, we analyse the behaviour of a reference building, located in an isolated site and described by a set of variable parameters, and we establish classes of energy consumption using a statistical method for multicriteria sensitivity analysis. Finally, we use these building classes in a real urban site, the Lyon Conuence project, to analyse the impact of two planning xtures : a mineralized one and a vegetated one. This last part points out two main results, the signicant dierence between energy consumption simulated from the real microclimatic context and obtained from the theoretical case, and, the potential energy saving between two design strategies for a same project.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-BU Technologie (441092105) / SudocSudocFranceF

Microclimatic coupling as a solution to improve building energy simulation in an urban context

International audienc

INFLUENCE OF URBAN FEATURES ON INTRA-URBAN NOCTURNAL COOLING: AN EMPIRICAL APPROACH USING CLIMATIC MAPPING

International audienc

Thermal behaviour of a building in its environment: Modelling, experimentation, and comparison

International audienc

Regulation of Tau Expression in Superior Cervical Ganglion (SCG) Neurons In Vivo and In Vitro

The superior cervical ganglion (SCG) is part of the autonomic nervous system providing sympathetic innervation to the head and neck, and has been regularly used to prepare postnatal neuronal cultures for cell biological studies. We found that during development these neurons change tau expression from the low molecular weight (LMW) isoforms to Big tau, with the potential to affect functions associated with tau such as microtubule dynamic and axonal transport. Big tau contains the large 4a exon that transforms tau from LMW isoforms of 45–60 kDa to 110 kDa. We describe tau expression during postnatal development reporting that the transition from LMW tau to Big tau which started at late embryonic stages is completed by about 4–5 weeks postnatally. We confirmed the presence of Big tau in dissociated postnatal SCG neurons making them an ideal system to study the function of Big tau in neurons. We used SCG explants to examine the response of SCG neurons to lesion and found that Big tau expression returned gradually along the regrowing neurites suggesting that it does not drives regeneration, but facilitates the structure/function of mature SCG neurons. The structural/functional roles of Big tau remain unknown, but it is intriguing that neurons that express Big tau appear less vulnerable to tauopathies

Using Local Climate Zone scheme for UHI assessment: Evaluation of the method using mobile measurements

International audienceIn the context of expansion of cities and raise of climate change awareness, urban planers are looking for methods and tools in order to take into account the urban heat island phenomenon. This study analyzes the way urban fabric modifies urban climate through the utilization of a climate scheme called Local Climate Zone (LCZ). This classification has been applied in Nancy (France). Urban indicators have been calculated so as to build 13 LCZ in the Great Nancy Area. The screen-height air temperature distribution has been investigated inside these LCZ via mobile measurements. Air temperature amplitude has mainly demonstrated lower values at nighttime than in daytime in urbanized LCZ types. Recurrent microscale hotspots and coldspots have been located in LCZ presenting heterogeneous urban fabric. Two Control Sites (CS) have been built in each LCZ. The CS average temperature has revealed good likeness with the spatially averaged air temperature. Average nocturnal air temperature differences between pairs of LCZ types have been obtained. These differences vary from less than 1 degrees degrees C for close LCZ types to more than 4 degrees degrees C for dissimilar LCZ types

Experimental methods for estimating green roof evapotranspiration

International audienceGreen roofs (GR) are well­known for their hydrological performances. Their abilities to retain stormwater are mainly influenced by the initial water content of the substrate prior to a rain event. The evolution in time of the water content is driven by the evapotranspiration (ET) process. The main objectives of this study is to compare three green roof configurations on the ET flux. GRs are instrumented in order to measure thermal, hydrological are climatic variables. All measurements are done over one year. Our work focused on three methods: i) ET is measured by an ET chamber, developed by the Cerema, ii) ET is obtained from the residual calculation of the hydrological balance, iii) a thermal balance is solved to calculate ET. Results show that hourly ET measurements give a good estimation. During summer, ET values are up to 250W/m² while it is less than 10 W/m² in autumn. The values of evapotranspiration are strongly influenced by the LAI, albedo and emissivity of the vegetation. The local climate also affects ET. This study highlights the ability of GRs to participate in urban comfort at the building­scale and to mitigate urban heat island at urban scale